《三國志》本傳評價魏延“善養士卒，勇猛過人”，從史書上看，魏延確實是被嚴重低估的將領，他的軍事水平主要表明如下
劉備是很知人善任的，從對馬謖的評價可知，劉備知人善任的能力還在諸葛亮之上。劉備在漢中稱王后，還歸治所成都，眾將都以為劉備一定會選擇張飛為漢中太守，以鎮守益州之咽喉要地漢中，張飛亦以心自許，不料劉備竟然破格提拔無名小將魏延為漢中太守，全軍上下一片震驚。後來，魏延成功鎮守漢中近十年，曹魏不能侵犯。
諸葛亮第一次北伐時，魏延向諸葛亮獻子午谷奇謀，建議由自己率精兵五千，負糧五千，從小道子午谷進軍，不過十日可進軍至長安。鎮守關中長安的魏國安西將軍夏侯楙是個“怯而無謀、性無武略，而好治生”之輩，只因身為皇親國戚才高居要職，魏延自信能擊敗夏侯楙，一舉拿下長安。而魏國在東方聚集軍隊“尚二十許日”，在此期間諸葛亮可率領大軍出斜谷進兵長安，與魏延會師於潼關，如同前漢將領韓信的例子，如此便可一舉平定咸陽以西。
但是諸葛亮認為魏延計策太冒險，沒有采納魏延的建議。決定“安從坦道，可以平取隴右，十全必克而無虞”
對於子午谷奇謀 是否能成功，眾說紛紜。但是諸葛亮在第一次北伐，當時蜀國軍中將士都認為應派久經戰場的大將魏延等為先鋒，劉備臨終之時也對諸葛亮說：“馬謖言過其實，不可大用。”但諸葛亮卻認為馬謖才器過人，不聽從眾人的意見提拔馬謖，督率各軍前行，與魏將張郃大戰於街亭。結果大敗而歸。
當時，曹魏分兵征討蜀漢，由曹真、張郃、司馬懿率領三路大軍，分別由斜谷、子午谷、漢水向蜀漢的漢中進發。諸葛亮需要坐鎮漢中，不能輕易離開，蜀漢的主力大軍都在漢中駐守，因此諸葛亮只給魏延分派了少量的兵力，讓魏延和吳懿率領，進入雍州南安地界。雖然魏延、吳懿不佔優勢，且又是深入敵境作戰，但仍然將雍州刺史郭淮打得大敗。取得蜀漢防守反擊的勝利。
在陽溪之戰次年，諸葛亮二出祁山，發動第四次北伐。司馬懿知蜀軍勞師遠襲，糧食補給困難，因而憑險堅守，拒不出戰。後因其部下紛紛請求出戰，並笑他：“公畏蜀如虎，奈天下笑何！”司馬懿忍不住親自領軍與諸葛亮對峙，諸葛亮命魏延等率兵迎戰，大敗魏軍，斬獲魏軍甲首三千級，玄鎧五千領，角弩三千一百張。司馬懿退守大營，再不敢輕易出戰。
當初，蜀漢昭烈帝劉備破格提拔魏延鎮守漢中，魏延在漢中的外圍險要建立若干據點並且派重兵把守，互為犄角之勢，使敵人不能侵入。後來繼任漢中太守的王平也承用此法，用3萬大軍就打敗了曹爽10萬大軍。
到姜維掌兵時，認為魏延的防守之法雖然可抵禦入侵之敵，卻不能獲得大勝。不如撤銷漢中外圍的兵力，退守漢中的各個城池，任憑敵軍進入平原之地。到時只需堅壁清野，再令遊軍旁出以伺其虛。敵攻關不克，野無散谷，千里運糧，自然疲乏。等到敵軍撤軍時，我軍諸城守軍並出，與野外的遊兵配合，即可一舉殲滅敵人。
姜維引君入彀的防守戰術創新而大膽，然而事實證明魏延的漢中防禦體系使得蜀國得以維持幾十年的國運，而姜維的這個方法卻使漢中門戶大開。魏軍進入平原後，長驅直入，連破漢中多座城池。最終姜維失守，蜀漢滅亡。
評價：
《三國志》本傳評價魏延“善養士卒，勇猛過人”，從史書上看，魏延確實是被嚴重低估的將領，他的軍事水平主要表明如下
一、跟隨劉備入蜀立下了不少戰功，從最低階的部曲軍官提升為牙門將軍，劉備在漢中稱王后，又把他從牙門將軍提升為鎮遠將軍、漢中太守。劉備是很知人善任的，從對馬謖的評價可知，劉備知人善任的能力還在諸葛亮之上。劉備在漢中稱王后，還歸治所成都，眾將都以為劉備一定會選擇張飛為漢中太守，以鎮守益州之咽喉要地漢中，張飛亦以心自許，不料劉備竟然破格提拔無名小將魏延為漢中太守，全軍上下一片震驚。後來，魏延成功鎮守漢中近十年，曹魏不能侵犯。
二、子午谷奇謀諸葛亮第一次北伐時，魏延向諸葛亮獻子午谷奇謀，建議由自己率精兵五千，負糧五千，從小道子午谷進軍，不過十日可進軍至長安。鎮守關中長安的魏國安西將軍夏侯楙是個“怯而無謀、性無武略，而好治生”之輩，只因身為皇親國戚才高居要職，魏延自信能擊敗夏侯楙，一舉拿下長安。而魏國在東方聚集軍隊“尚二十許日”，在此期間諸葛亮可率領大軍出斜谷進兵長安，與魏延會師於潼關，如同前漢將領韓信的例子，如此便可一舉平定咸陽以西。
但是諸葛亮認為魏延計策太冒險，沒有采納魏延的建議。決定“安從坦道，可以平取隴右，十全必克而無虞”
對於子午谷奇謀 是否能成功，眾說紛紜。但是諸葛亮在第一次北伐，當時蜀國軍中將士都認為應派久經戰場的大將魏延等為先鋒，劉備臨終之時也對諸葛亮說：“馬謖言過其實，不可大用。”但諸葛亮卻認為馬謖才器過人，不聽從眾人的意見提拔馬謖，督率各軍前行，與魏將張郃大戰於街亭。結果大敗而歸。
三、陽溪之戰大破魏國名將郭淮、費耀。當時，曹魏分兵征討蜀漢，由曹真、張郃、司馬懿率領三路大軍，分別由斜谷、子午谷、漢水向蜀漢的漢中進發。諸葛亮需要坐鎮漢中，不能輕易離開，蜀漢的主力大軍都在漢中駐守，因此諸葛亮只給魏延分派了少量的兵力，讓魏延和吳懿率領，進入雍州南安地界。雖然魏延、吳懿不佔優勢，且又是深入敵境作戰，但仍然將雍州刺史郭淮打得大敗。取得蜀漢防守反擊的勝利。
四、跟隨諸葛亮北伐，屢建戰功，大破司馬懿。在陽溪之戰次年，諸葛亮二出祁山，發動第四次北伐。司馬懿知蜀軍勞師遠襲，糧食補給困難，因而憑險堅守，拒不出戰。後因其部下紛紛請求出戰，並笑他：“公畏蜀如虎，奈天下笑何！”司馬懿忍不住親自領軍與諸葛亮對峙，諸葛亮命魏延等率兵迎戰，大敗魏軍，斬獲魏軍甲首三千級，玄鎧五千領，角弩三千一百張。司馬懿退守大營，再不敢輕易出戰。
五、建立完善的漢中防備體系，直到被姜維替換掉。當初，蜀漢昭烈帝劉備破格提拔魏延鎮守漢中，魏延在漢中的外圍險要建立若干據點並且派重兵把守，互為犄角之勢，使敵人不能侵入。後來繼任漢中太守的王平也承用此法，用3萬大軍就打敗了曹爽10萬大軍。
到姜維掌兵時，認為魏延的防守之法雖然可抵禦入侵之敵，卻不能獲得大勝。不如撤銷漢中外圍的兵力，退守漢中的各個城池，任憑敵軍進入平原之地。到時只需堅壁清野，再令遊軍旁出以伺其虛。敵攻關不克，野無散谷，千里運糧，自然疲乏。等到敵軍撤軍時，我軍諸城守軍並出，與野外的遊兵配合，即可一舉殲滅敵人。
姜維引君入彀的防守戰術創新而大膽，然而事實證明魏延的漢中防禦體系使得蜀國得以維持幾十年的國運，而姜維的這個方法卻使漢中門戶大開。魏軍進入平原後，長驅直入，連破漢中多座城池。最終姜維失守，蜀漢滅亡。
評價：
一、魏延在軍事表現上，無疑是三國名將之一。但由於子午谷奇謀沒有實施，所以不好判斷能否成功。如果能成功，魏延甚至能成為媲美韓信的軍事家，如果不能則另當別論。二、 魏延與姜維的軍事能力比較，直接體現在對漢中的防守上。事實證明魏延的漢中防禦體系使得蜀國得以維持幾十年的國運，而姜維的這個方法卻使漢中門戶大開。從防守效果而言，魏延是勝過姜維的。但是由於魏延沒能像姜維一樣成為蜀漢軍事上的一把手，有記載的相關戰役也相對較少，所以也不能認定，魏延的軍事實力一定在姜維之上。